1. Premiers stades du développement de l’embryon humain :
1) Migration, division et nidation de l’œuf :
Peu de temps après la fécondation, l’œuf commence à se diviser.
Son trajet dans la trompe dure plus ou moins quatre jours : c’est la migration. Il débouche alors dans l’utérus. A ce moment, il présente l’aspect d’une petite mûre (morula).
A son entrée dans l’utérus, l’embryon se creuse ; c’est le stade blastula. Cette blastula se déplace librement dans l’utérus pendant une période de deux jours.
Ensuite, commence une réorganisation et une spécialisation des cellules de l’embryon ; c’est le stade gastrula. A ce moment, on distingue clairement plusieurs types cellulaires dans l’embryon.
L’embryon s’enfonce alors littéralement dans l’endomètre, la paroi de l’utérus le recouvre : c’est la nidation.
Des cellules de l’embryon se multiplient et pénètrent dans l’endomètre. C’est ainsi que se forme le placenta. A partir de ce moment, l’embryon ne dépend plus exclusivement de ses propres réserves nutritives : il va recevoir les nutriments dont il a besoin par l’intermédiaire du sang maternel dans lequel baignent certaines de ses cellules.
Stade Moment
Fécondation 0
Stade 2 cellules 30 h
Stade 4 cellules 45 h
Stade 8 cellules 60 h
Morula 4 jours
Blastula 5 jours
Nidation 7 jours
2) Vrais et faux jumeaux :
Les faux jumeaux sont issus de l’implantation de deux œufs fécondés séparément et qui se sont implantés simultanément dans l’utérus. Ils ne se ressemblent pas plus que deux frères ou deux sœurs nés à des moments différents.
Les vrais jumeaux sont issus de la division d’un seul œuf.
La formation de vrais jumeaux ne peut pas se produire après le stade blastula.
En quoi le phénomène de différenciation cellulaire permet-il de justifier ce fait ?
Les vrais jumeaux sont obligatoirement de même sexe, et sont physiquement semblables trait pour trait.
Les siamois sont issus d’un œuf dont la division s’est faite tardivement.
2. Contenu du noyau cellulaire :
Lorsqu’une plante, un animal ou un être humain grandit, le nombre de cellules qu’il contient augmente. Pour cela, les cellules vont se diviser en deux cellules identiques qui pourront, plus tard, se diviser à leur tour, et ainsi de suite jusqu’à la fin de la croissance de l’être vivant.
On voit donc que la division cellulaire mène à une multiplication du nombre de cellules.
Pour qu’une cellule se divise, chacune des deux cellules issues de la division (les cellules filles) reçoit la moitié des organites présents dans la cellule de départ. Mais, le problème est plus complexe pour le noyau cellulaire : il n’y en a qu’un et il contient des informations que les deux cellules filles doivent posséder.
Si le noyau est simplement coupé en deux, chacune des cellules filles possédera seulement la moitié des plans nécessaires à la vie de la cellule. Il faut donc un mécanisme spécifique pour donner à chacune des cellules filles toutes les informations présentes dans la cellule de départ.
Le matériel contenu dans le noyau est relativement complexe dans sa forme. Il va être décrit dans les paragraphes qui suivent.
1) Forme des chromosomes :
Les chromosomes ont généralement une forme qui rappelle la lettre X ; chaque chromosome est formé de deux chromatides reliés en un point appelé centromère.
Les deux chromatides portent un certain nombre de bandes. Deux chromosomes semblables portent les mêmes bandes au même endroit ; cette particularité permet de les reconnaître.
La position du centromère est variable d’un chromosome à l’autre : il peut se trouver près du centre du chromosome, plus vers l’une des extrémités voire totalement à l’extrémité du chromosome.
2) Nombre de chromosomes :
Certaines maladies sont liées à des anomalies des chromosomes.
Pour poser le diagnostic, il faut pouvoir observer ces chromosomes ; c’est durant la métaphase qu’ils sont le plus facilement visibles.
La vue de l’ensemble des chromosomes s’appelle le caryotype.
Tous les êtres vivants de type moyen de la même espèce sont caractérisés par le même caryotype. Pour l’établir, on photographie l’ensemble des chromosomes durant une métaphase ; à partir de la photo, on classe ces chromosomes.
3. Chromosomes homologues et chromosomes sexuels :
Dans toutes les cellules d’une personne humaine moyenne, le nombre de chromosomes est toujours pair.
Quand on examine l’ensemble des chromosomes d’une cellule, on remarque qu’à chaque chromosome correspond toujours un autre chromosome parfaitement semblable au premier ; on parle d’une paire de chromosomes homologues.
Il existe une exception à cette règle de l’homologie des chromosomes d’une même paire.
Chez l’être humain masculin, une des paires de chromosomes est formée d’un grand chromosome (appelé chromosome X) et d’un autre chromosome beaucoup plus petit (appelé chromosome Y). Ce chromosome n’a absolument pas la forme d’une lettre Y.
Le nombre de chromosomes dans une cellule est toujours le même pour une espèce donnée ; chez l’être humain, ce nombre est toujours de 46 chromosomes (disposés en 23 paires), chez le chimpanzé et le gorille, on trouve 48 chromosomes, chez la grenouille 26.
4. Mitose :
Il faut un mécanisme spécifique pour assurer une division équitable du noyau après laquelle les deux cellules filles disposent de l’intégralité du matériel nucléaire : c’est la mitose.
On distingue, au point de vue de la division cellulaire, cinq phases différentes dans la vie de la cellule. La durée de chacune des phases est très variable. Les temps indiqués plus bas ne sont que des indications.
Les différentes phases de la mitose :
a) Interphase :
L’interphase ne fait pas vraiment partie de la mitose : il s’agit en fait de la période entre deux divisions cellulaires et durant laquelle la cellule se prépare à se diviser.
Le graphique ci-dessus indique la quantité d’ADN présent dans une cellule en fonction du temps.
Le noyau cellulaire est entouré d’une membrane percée de pores. On y trouve une matière d’aspect peu structurée : la chromatine.
Dans certains cas, une ou plusieurs zones plus structurées apparaissent également : ce sont les nucléoles. Ils ont essentiellement formés d’ARN ; il semble qu’ils sont les fabricants des ribosomes que l’on trouve dans le cytoplasme de la cellule.
Une étape cruciale de la division cellulaire est le partage de l’ADN de manière à ce que les deux cellules filles disposent de tous les plans. Il faut donc réaliser une copie complète de tous les plans originaux, c’est-à-dire de l’ADN.
En fin d’interphase (juste avant la division cellulaire), la cellule double sa quantité d’ADN : la chromatine devient plus dense.
b) Prophase
La première phase de la mitose proprement dite est la prophase. C’est aussi la phase durant laquelle se passe le plus grand nombre d’événements :
1. La membrane nucléaire commence à s’effacer,
2. le centrosome se dédouble (la cellule contient maintenant 4 centrioles) et chacun des centrosomes commence à migrer le long de l’ancienne membrane nucléaire pour rejoindre un pôle du noyau ; entre les deux centrosomes, des fibres s’étirent formant une sorte de fuseau,
3. la chromatine se transforme laissant apparaître des structures bien définies qui ont vaguement la forme d’un X : les chromosomes ; ceux-ci portent les plans contenus dans le noyau : les molécules d’ADN,
4. les nucléoles disparaissent.
c) Métaphase :
Lors de la métaphase, les chromosomes se groupent à l’équateur de l’ancien noyau ; ils forment une masse dense appelée plaque équatoriale.
Les chromosomes sont fixés par leur centromère à une fibre du fuseau qui relie les deux centrosomes. C’est en métaphase que les chromosomes sont le mieux visibles.
On profite généralement de cette phase pour réaliser le caryotype.
d) Anaphase :
C’est durant l’anaphase que se déroule le partage de l’ADN.
Chacun des chromosomes va être cassé en deux au niveau du centromère et chaque chromatide est tiré par une fibre vers un centrosome situé à l’un des pôles de la cellule. Le mouvement est assez rapide.
e) Télophase :
La télophase est la dernière phase de la mitose au cours de laquelle les deux cellules filles se partagent les organites de la cellule mère.
On peut résumer la télophase en disant qu’il s’y déroule les événements inverses de la prophase :
1. la membrane nucléaire réapparaît autour de chacun des lots de chromosomes,
2. les chromosomes disparaissent : ils se retransforment en chromatine,
3. les nucléoles réapparaissent,
4. une nouvelle membrane cytoplasmique apparaît entre les deux cellules filles.
5. Développement du fœtus humain :
Toute l’histoire du développement de l’embryon et du fœtus correspond à une série de mitoses successives qui permettent de passer de l’embryon d’une cellule à l’individu viable formé de plusieurs centaines de milliards de cellules.
1) Nidation :
L’œuf est pauvre en réserves ; il doit rapidement se nourrir aux dépens de la mère.
Les cellules du trophoblaste se ramifient comme des racines (on parle de villosités) et érodent la muqueuse utérine en formant des lacunes sanguines alimentées par les vaisseaux maternels.
Pendant les deux premiers mois, les villosités se développent autour de l’œuf et le recouvrent.
Les cellules du bouton embryonnaire prennent la forme d’un disque dès la deuxième semaine ; au bout de la troisième semaine, trois zones se distinguent :
– l’ectoblaste qui donnera l’épiderme et le tissu nerveux,
– l’endoblaste qui donnera les glandes digestives et les épithéliums digestif et respiratoire,
– le mésoblaste (non illustré sur les schémas) apparaît plus tard entre l’ectoblaste et l’endoblaste. Il donnera le squelette, les muscles, l’appareil circulatoire et les organes génito-urinaires.
La cavité de la blastula persiste pendant qu’une cavité beaucoup plus vaste se forme autour de l’embryon : la cavité amniotique. Cette cavité constitue la poche des eaux qui sert essentiellement d’amortisseur mécanique durant la vie fœtale.
Seul le cordon ombilical relie encore le fœtus au placenta.
2) Développement de l’embryon proprement dit : Cf chapitre spécial
6. Petit calendrier de la grossesse :
Premier mois : apparition du cœur. | L’embryon a une forme cylindrique au milieu du premier mois. Déjà, la moelle épinière est formée ainsi que le cerveau. Avant la fin du premier mois, l’embryon a légèrement changé d’aspect et s’est modelé en trois parties : une partie antérieure devenant de plus en plus volumineuse à la suite du développement de l’encéphale ; une partie postérieure allongée en une queue, vestige de nos ancêtres reptiliens ; une partie moyenne, qui commence à faire saillie ventralement. Cette saillie provient de la formation précoce du coeur. Bientôt, le cœur acquiert des mouvements spasmodiques et le sang commence à se mettre en mouvement. A la fin du premier mois, l’embryon pèse un gramme et n’atteint pas deux millimètres et demi. Sa tête s’incline ventralement et la queue s’enroule ventralement. |
Deuxième mois : apparition des futurs membres. | L’embryon se replie de plus en plus sur lui-même ; sa tête et sa queue qui s’est allongée se rejoignent presque. On croirait se trouver devant un embryon de reptile, mais, en fait, le visage a déjà commencé à se dessiner. Deux saillies apparues de chaque côté de la tête représentent les ébauches des yeux. De petits bourgeons latéraux annoncent la formation du pavillon de chaque oreille. La bouche et les narines sont d’abord confondues en un seul et large orifice, puis le nez se sépare de la bouche. Les premières circonvolutions marquent la surface du cerveau. Apparaissent alors les ébauches des membres, sous forme de quatre petits moignons. Ces ébauches se divisent en deux puis en trois parties encore informes. Puis quatre sillons marquent la présence des futurs doigts et orteils. La fin du deuxième mois est arrivée. Pesant 11 grammes, l’embryon mesure trois centimètres. Il perd son apparence reptilienne. Tous les organes sont déjà ébauchés. A partir de ce stade, il prend le nom de fœtus. |
Troisième mois. | Les organes sexuels se différencient dès le début du troisième mois et sont visibles extérieurement. Le jeune fœtus pèse 45 grammes et mesure environ 11 centimètres. Il commence à dépenser quelques forces en mouvements spasmodiques. |
Quatrième mois : le fœtus prend un aspect vraiment humain. | L’aspect général commence à prendre des proportions plus normales : la tête semble moins volumineuse. Tout le corps se couvre d’un duvet et les premiers cheveux font leur apparition. Le foie et les reins entrent en activité, les urines sont évacuées dans le liquide amniotique. Bilan de ce quatrième mois : 225 grammes et 20 centimètres. |
Cinquième mois : premières réactions auditives et tactiles. | Les mouvements du fœtus sont maintenant bien perceptibles par la mère ou par contact avec son ventre. Les battements du coeur sont rapides (deux fois plus que l’adulte) et forts ; ils peuvent être perçus au stéthoscope. Les poumons se développent mais restent non fonctionnels. Par contre, il est capable d’avoir des réactions auditives et tactiles : il peut réagir à certains sons, à la parole, au contact avec la main. Il pèse 700 grammes et mesure 26 centimètres. La croissance va maintenant se ralentir : le fœtus va profiter des 4 mois suivants pour perfectionner ses organes. |
Sixième mois : les mouvements deviennent plus vigoureux. | La future mère peut ressentir de plus en plus fréquemment les mouvements du fœtus ; ce sont le plus souvent des coups de genoux et des coups de poings. Le sixième mois se termine avec un poids de 1 kg et une taille de 31 cm. |
Septième mois : le système nerveux se perfectionne. | Les organes des sens se développent ; les mouvements deviennent plus coordonnés : il est capable de se retourner complètement sur lui-même. Il pèse 1700 grammes et mesure 40 cm. Il est capable de survivre à une naissance prématurée. |
Huitième et neuvième mois. | Au cours de la dernière phase de la vie utérine, le fœtus se prépare à la naissance en prenant des forces. Le huitième mois l’amène à 2,4 kg et 45 cm. Au neuvième mois, ses mouvements deviennent très importants : il roule sur lui-même, détend bras et jambes,… Il atteint trois kilos et 50 cm. |
